【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】15H05778 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スーパージーン / 進化遺伝 / ベイツ型擬態 / シロオビアゲハ / ナガサキアゲハ / 比較ゲノム / 逆位 / 紋様形成 / 超遺伝子 / supergene / doublesex / ゲノム再編成 / 擬態紋様形成 / superegne / 進化 / 昆虫 / ゲノム / アゲハ蝶 / 擬態 / 進化生物学

【研究成果の概要】

複雑な適応形質を制御する染色体上の隣接遺伝子群「スーパージーン」の分子的実体を他に先駆けて示した。具体的には、シロオビアゲハと近縁種ナガサキアゲハの擬態を制御するスーパージーンの構造と機能を明らかにした。前者では染色体逆位、後者では構造多様性により組換えが抑制され、両種の擬態遺伝子座は平行進化で進化した可能性が示された。また、両種の擬態形質はスーパージーン内のdsx遺伝子により主に制御されることが示された。

【研究の社会的意義】

スーパージーンの概念は約100年前から提唱されているが、その実態は知られてこなかった。本研究では、スーパージーンを同定する新規手法を確立し、逆位を持たない予想外のスーパージーン、2種のアゲハの擬態の平行進化、dsx遺伝子の擬態形質の制御機構を他に先んじて明らかにした。本成果は、スーパージーンの新たなメカニズムを呈示した意味で画期的で、遺伝学、進化学、生態学などの学術分野に大きな影響を与える可能性が高い。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】199,940千円 (直接経費: 153,800千円、間接経費: 46,140千円)

【研究分野】応用昆虫学

【研究領域課題番号】15638001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

昆虫 / 適応戦略 / 環境適応 / ホルモン受容体 / エクダイソン / 幼若ホルモン / 擬態 / 社会性

【研究成果の概要】

陸上において圧倒的多数の種と個体数をしめる昆虫の特質は、多様で適応的な生存戦略をそのライフサイクルに組み入れたことにある。環境変化の激しい陸上に生息する昆虫は、環境情報に対する適応戦略として、脱皮・変態・休眠などの形式を自在に変更し、大きな成功を収めた。このような昆虫に特有、もしくは典型的にみられる適応的な現象は、生態学、動物行動学、昆虫生理・内分泌学、生化学、分子生物学など広範囲にわたる研究者の興味をひきつけ、基礎生物学の研究対象として重要な位置づけにある。しかし、内分泌制御の実体、特にJHによって遺伝情報の発現が制御される機構などは未解明のまま残されている。特定領域研究の研究領域として発展させ、昆虫の適応戦略に隠された共通のスキームを理解するために、組織的に研究企画ならびに調査を行った。具体的な企画調査の実績は、(1)研究推進と企画に関する会議を、第26回日本分子生物学会(神戸)、東京大学で行われた国際シンポジウム"The Expression Mechanism of Insect Functions"(平成15年11月)などで研究推進と企画に関する会議を開催し、相互の情報交換、研究の問題設定について集中的に討議した。(2)昆虫研究者、大学院生などへの昆虫研究への横断的な情報網の構築と興味を拡充するために、「モデル昆虫としてのカイコ研究過去・現在・未来」をシンポジウム開催委員会と共催の形で開いた。(3)国外での研究動向を調べるために、班員の一人上田均を平成16年3月にアメリカで開催された「エクダイソンワークショツプ、45回ショウジョウバエ会議」に派遣した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】動物生理・代謝

【研究領域課題番号】10874128 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

紋様形成 / 擬態 / 変態 / エクダイソン / 幼若ホルモン / 表皮 / メラニン / 昆虫発生 / 昆虫 / 紋様 / カイコ / 体表 / パターン形成 / 遺伝子

【研究成果の概要】

体表の紋様は昆虫に限らず多くの動物に見られ、形態とともにその生物を特徴づける大きな指標ともいえる。また、昆虫などでは体表の紋様は擬態として生体防御に役立っている。そこで、昆虫の体表の紋様形成を制御する遺伝子の実体を調べる目的で、カイコ幼虫のクチクラ構造が形成される 4 齢眠期(脱皮期)に特異的に合成される遺伝子をDifferential Display(DD)法によって検索した。その結果、GlyGlyTyr という特有な繰り返し配列を多数もつ新規遺伝子GGYrepeat cuticle protein 1(GCP1)が、エクジステロイド濃度のピーク直後に発現していることが判明した。GCP1は、皮膚以外の組織(翅原基・脂肪体・精巣・絹糸線)では発現しておらず、またその発現には、エクジステロイドのパルス(エクジステロイドへの上昇と低下)が必要であることがわかった。これは、エクジステロイド濃度がいったん上昇した後低下(パルス)してはじめて誘導されることが報告されているメラニン色素合成経路に関わる酵素 dopadecarboxylase(DDC)や、転写因子のFTZ-F1の発現パターンと類似していた。またjuvenilehormone(JH)による影響を調べたところ、GCP1の発現を抑制することが示唆された。カイコのいくつかの系統の真皮細胞では脱皮期の同じ時期に特異的な紋様が形成されることから、GCP1がメラニン合成の制御やメラニンの局在性と関係している可能性がある。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)